De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade de Nankai e do Instituto de Tecnologia de Pequim, na China, alcançaram recentemente uma eficiência de conversão de energia recorde mundial em células solares de perovskita de arquitetura invertida. O resultado foi obtido ao resolver o problema das perdas por recombinação não radiativa na interface, elevando a eficiência da célula para 27,17% certificados.
As células de perovskita invertida adotam uma estrutura de dispositivo "p-i-n", onde o contato seletivo de lacunas está localizado na parte inferior da camada intrínseca de perovskita e a camada de transporte de elétrons (ETL) no topo. Diferente da estrutura convencional "n-i-p", a arquitetura invertida recebe a irradiação de luz pelo lado da camada de transporte de lacunas (HTL). Apesar do rápido aumento de eficiência nos últimos anos, as células invertidas ainda ficam atrás de suas contrapartes n-i-p devido às persistentes perdas por recombinação não radiativa na interface texturizada entre a ETL e a camada absorvedora de perovskita. A equipe de pesquisa descobriu que o desalinhamento de bandas e o acúmulo de elétrons na interface enterrada aceleram conjuntamente a captura de portadores e a recombinação interfacial, limitando assim a eficiência.
Os cientistas concentraram-se na interação entre a ETL de óxido de estanho (SnO₂) e a interface da perovskita, determinando que o desajuste de rede cristalina e o acúmulo de elétrons aumentam conjuntamente a recombinação não radiativa. Em seguida, ao analisar o mecanismo de crescimento do filme de SnO₂ preparado por deposição em banho químico, estabeleceram a ligação entre a química dos ligantes, a concentração de vacâncias de oxigênio e a estrutura de bandas de energia, desenvolvendo uma estratégia de "Competição de Ligantes e Regulação Combinatória" para fabricar uma ETL de SnO₂ com dopagem gradativa contínua, que transita de uma região levemente dopada para uma região fortemente dopada. Esta arquitetura gradativa minimiza simultaneamente o deslocamento de banda e acelera a extração de elétrons, suprimindo eficazmente a recombinação interfacial.
Sob condições de iluminação padrão, a célula solar alcançou uma eficiência de conversão de energia certificada de 27,17%, estabelecendo um novo recorde para a arquitetura de dispositivo invertido. O dispositivo também atingiu uma eficiência de varredura reversa (varredura de alta para baixa tensão) de 27,50%. Os pesquisadores geralmente relatam ambos os valores de varredura, direta e reversa, para refletir possíveis fenómenos de histerese na tecnologia. Além disso, um dispositivo de junção única de 1 cm² alcançou uma eficiência de 25,79%, indicando que o método de engenharia de interface permanece eficaz em escala laboratorial. Módulos de perovskita maiores, com uma área de abertura de 16,02 cm², atingiram uma eficiência de 23,33%.
A equipe de pesquisa declarou: "Nossa investigação dissipa mecanicisticamente a 'névoa de desempenho' que há muito pairava sobre os dispositivos de estrutura formal, abrindo um caminho novo, universal e eficaz para o design racional da camada de transporte de elétrons em dispositivos de perovskita invertida. Prevê-se que este avanço fornecerá o suporte técnico necessário para a alta estabilidade e produção em larga escala de módulos fotovoltaicos de perovskita." O resultado foi publicado como artigo na revista Nature, intitulado Continuously graded-doped SnO2 for efficient n–i–p perovskite solar cells.
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